અલ્ટ્રાસોનિક ક્વેર્સેટિન નિષ્કર્ષણ

ક્વેર્સેટિન સૌથી વધુ વ્યાપકપણે અભ્યાસ કરાયેલા વનસ્પતિ પોલિફેનોલ્સમાંનું એક છે, જે તેની એન્ટીઑક્સિડન્ટ પ્રવૃત્તિ અને આહાર પૂરકો, કાર્યાત્મક ખાદ્યપદાર્થો તથા ન્યુટ્રાસ્યુટિકલ્સમાં તેની ભૂમિકા માટે મૂલ્યવાન ગણાય છે. ક્વેર્સેટિન અને તેના ગ્લાયકોસાઇડ્સ (દા.ત. રુટિન, આઇસોક્વેર્સેટિન) ઉષ્મા અને ઑક્સિડેશન પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોવાથી, ઉચ્ચ શુદ્ધતાવાળો અર્ક મેળવવા માટે કાર્યક્ષમ છતાં સૌમ્ય, બિનઉષ્મીય નિષ્કર્ષણ તકનીક જરૂરી છે. અલ્ટ્રાસોનિક ક્વેર્સેટિન નિષ્કર્ષણ ચોક્કસપણે આ બાબતમાં શ્રેષ્ઠ કામગીરી કરે છે.

ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા ક્વેર્સેટિન અર્ક માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળી અલ્ટ્રાસોનિક તકનીક

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સહાયિત નિષ્કર્ષણ (UAE) ઉચ્ચ શક્તિવાળા, ઓછી આવર્તનવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ કરીને વનસ્પતિની કોષભિત્તિઓને યાંત્રિક રીતે તોડે છે અને દ્રવ્ય સ્થાનાંતરણમાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે, જેથી ક્વેર્સેટિન કલાકોને બદલે મિનિટોમાં દ્રાવકમાં મુક્ત થાય છે. મેસરેશન, Soxhlet અથવા ઉષ્મા આધારિત ડાઇજેશનની સરખામણીમાં, અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ વધુ ઉપજ, ઓછો પ્રક્રિયા સમય, દ્રાવકની ઓછી માત્રા અને વધુ સારી રીતે જળવાયેલી જૈવસક્રિયતા પ્રદાન કરે છે – તેથી તે પ્રયોગશાળાઓ, પાઇલટ પ્લાન્ટ્સ તથા વનસ્પતિ અને પોલિફેનોલ અર્કના ઔદ્યોગિક સ્તરના ઉત્પાદન માટે આકર્ષક વિકલ્પ બને છે.

કોષીય સંરચના પર અલ્ટ્રાસોનિકેશનની અસરો: અલ્ટ્રાસાઉન્ડથી કોષભિત્તિઓ તૂટવાથી Euonymus alatusમાંથી ક્વેર્સેટિન અને રુટિન મુક્ત થઈ શકે છે.
ચિત્ર અને અભ્યાસ: ©Yang and Zhang, 2008.

ક્વેર્સેટિન માટે સૌમ્ય નિષ્કર્ષણ પદ્ધતિ શા માટે જરૂરી છે

ક્વેર્સેટિન અનેક ફળો, શાકભાજી અને ઔષધિય વનસ્પતિઓમાં જોવા મળે છે – જેમાં સફરજન, ડુંગળી, બેરી, ચા, દ્રાક્ષ અને લીલાં પાંદડાવાળાં શાકભાજીનો સમાવેશ થાય છે. પોલિફેનોલ/ફ્લેવોનોલ તરીકે, લાંબા સમય સુધી ગરમી, તીવ્ર ક્ષારીય પરિસ્થિતિઓ અથવા દ્રાવક સાથે લાંબા સમયના સંપર્કને કારણે તેનું વિઘટન થઈ શકે છે, જે ઉપજ ઘટાડે છે અને અંતિમ અર્કની ગુણવત્તાને અસર કરે છે. તેથી સૌમ્ય, બિનઉષ્મીય, ટૂંકા સમયની પદ્ધતિ નિષ્કર્ષિત ક્વેર્સેટિનની માત્રા અને કાર્યાત્મક ગુણવત્તા (એન્ટીઑક્સિડન્ટ ક્ષમતા) બંને જાળવવામાં મદદ કરે છે.

ક્વેર્સેટિનનું અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે

ધ્વનિજન્ય કેવિટેશનની ભૂમિકા 
ઉચ્ચ તીવ્રતાવાળું અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પ્રવાહીમાં સૂક્ષ્મ કેવિટેશન પરપોટા બનાવે છે. આ પરપોટા અંદરની તરફ ધસી પડવાથી સ્થાનિક ઊંચા તાપમાનવાળા વિસ્તારો, કતરણ બળો અને સૂક્ષ્મ પ્રવાહી જેટ્સ ઉત્પન્ન થાય છે, જે વનસ્પતિની કોષભિત્તિઓને ફાડી નાખે છે અને પેશીઓનાં માળખાંને તોડી નાખે છે. આથી ક્વેર્સેટિન સંગ્રહિત હોય તેવા કોષીય ખંડો ખૂલે છે અને આસપાસના દ્રાવકમાં તેનું પ્રસરણ ઝડપી બને છે, જેથી સક્રિય સંયોજન વધુ ઝડપથી અને વધુ સંપૂર્ણપણે મુક્ત થાય છે.

અલ્ટ્રાસોનિક ક્વેર્સેટિન નિષ્કર્ષણ માટેનો સામાન્ય પ્રક્રિયા ક્રમ

1. તૈયારી: સપાટીનું ક્ષેત્રફળ વધારવા માટે કાચી વનસ્પતિ સામગ્રી (દા.ત. પાંદડાં, છાલ, બીજ)ને પીસો, કાપો અથવા હિમીકરણ દ્વારા સુકવો.
2. દ્રાવકની પસંદગી: પાણી, ઇથેનોલ અથવા પાણી–ઇથેનોલના મિશ્રણ જેવા પર્યાવરણને અનુકૂળ, ખાદ્ય ગુણવત્તાવાળા દ્રાવકને પસંદ કરો.
3. સોનિકેશન: બેચ મોડમાં (હલાવતા રહીને) અથવા સતત ફ્લો-સેલ મોડમાં 5–30 મિનિટ સુધી નિષ્કર્ષણ કરો.
4. અલગીકરણ: અર્કને ગાળો અથવા સેન્ટ્રિફ્યુજ કરો અને ક્વેર્સેટિનથી સમૃદ્ધ પ્રવાહી એકત્ર કરો.
5. સાંદ્રીકરણ / શુદ્ધિકરણ: વૈકલ્પિક રીતે, જરૂર મુજબ સુકવો, અવક્ષેપિત કરો અથવા શુદ્ધ કરો.

નોંધ: ચોક્કસ સમય, કંપનવિસ્તાર અને દ્રાવકના ગુણોત્તર વનસ્પતિની પ્રજાતિ અને લક્ષ્ય મેટ્રિક્સ પર આધાર રાખે છે – અમારા પ્રક્રિયા નિષ્ણાતો તમારી કાચી સામગ્રી માટે પ્રક્રિયાનાં પરિમાણોને શ્રેષ્ઠ બનાવવામાં તમારી મદદ કરી શકે છે.

કેસ અભ્યાસ: અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સહાયિત ક્વેર્સેટિન નિષ્કર્ષણ

Sharifi અને સહલેખકો (2017)એ દર્શાવ્યું છે કે ઔષધિય વનસ્પતિઓમાંથી ક્વેર્સેટિન જેવા ફ્લેવોનોઇડ્સનું નિષ્કર્ષણ કરવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ એક અસરકારક અને વ્યવહારુ પદ્ધતિ છે. તેમણે Hielscher UP400St (400W, ડાબી બાજુનું ચિત્ર જુઓ)નો ઉપયોગ 50% કંપનવિસ્તાર સેટિંગ પર કર્યો. મૂળા (Raphanus Sativus)નાં પાંદડાં મિથેનોલમાં મૂકવામાં આવ્યાં અને 10 min. સુધી સોનિકેશન કરવામાં આવ્યું, જેના પરિણામે ક્વેર્સેટિનની 11.8% ઉપજ મળી. મેસરેશન, સોક્સલેટ નિષ્કર્ષણ અને ઉષ્મીય પાચન જેવી પરંપરાગત તકનીકોની તુલનામાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સહાયિત નિષ્કર્ષણની શ્રેષ્ઠતા. અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ વધુ ઉપજ, નોંધપાત્ર રીતે ટૂંકા નિષ્કર્ષણ સમય અને દ્રાવકોની ઓછી માત્રાને કારણે ઉત્કૃષ્ટ સાબિત થાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોના ઉપયોગથી કેવિટેશન ઉત્પન્ન થાય છે, જે વનસ્પતિ સામગ્રીની કોષભિત્તિઓને તોડે છે અને દ્રવ્ય સ્થાનાંતરણને પ્રોત્સાહન આપે છે. આમ, અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ પરંપરાગત પદ્ધતિઓ કરતાં વધુ અસરકારક છે અને કાર્બનિક મેટ્રિક્સમાંથી ક્વેર્સેટિનના નિષ્કર્ષણમાં ઉત્કૃષ્ટ સાબિત થાય છે. મેસરેશન માટે 24hrs, ઉષ્મીય પાચન માટે 60min. અને સોક્સલેટ નિષ્કર્ષણ માટે 24hrsના નિષ્કર્ષણ સમયની સરખામણીમાં અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ માટે માત્ર 10 min. જરૂરી હોવા છતાં, અલ્ટ્રાસોનિક રીતે નિષ્કર્ષિત ક્વેર્સેટિનની માત્રા પાચન, મેસરેશન અને સોક્સલેટ નિષ્કર્ષણથી મળતી માત્રા કરતાં વધુ હતી.

પરંપરાગત નિષ્કર્ષણ પદ્ધતિઓની તુલનામાં અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણ (UAE) ટૂંકા નિષ્કર્ષણ સમયમાં ક્વેર્સેટિનની નોંધપાત્ર રીતે વધુ ઉપજ આપે છે.
સ્રોત: Sharifi at al., 2017

અલ્ટ્રાસોનિક નિષ્કર્ષણનાં ઉપકરણો

Hielscher Ultrasonics વનસ્પતિઓમાંથી ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા અર્કના ઉત્પાદન માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરોના ઉત્પાદનમાં વિશેષતા ધરાવે છે.
Hielscher નાના, શક્તિશાળી પ્રયોગશાળા અલ્ટ્રાસોનિકેટરોથી લઈને મજબૂત બેન્ચ પર રાખી શકાય તેવી અને સંપૂર્ણપણે ઔદ્યોગિક પ્રણાલીઓ સુધીની વ્યાપક ઉત્પાદન શ્રેણી પ્રદાન કરે છે. આ ઉપકરણો જૈવસક્રિય પદાર્થોના કાર્યક્ષમ નિષ્કર્ષણ અને અલગીકરણ માટે ઉચ્ચ તીવ્રતાવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પૂરા પાડે છે (દા.ત. પોલિફેનોલ્સ, જિન્જેરોલ, પાઇપરિન, કર્ક્યુમિન વગેરે). 200 વોટથી 16,000 વોટ સુધીનાં તમામ અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણોમાં ડિજિટલ નિયંત્રણ માટે રંગીન ડિસ્પ્લે, સ્વચાલિત ડેટા રેકોર્ડિંગ માટે સંકલિત SD કાર્ડ, બ્રાઉઝર દ્વારા દૂરસ્થ નિયંત્રણ અને બીજી ઘણી વપરાશકર્તાને અનુકૂળ સુવિધાઓ હોય છે. સોનોટ્રોડ્સ અને ફ્લો સેલ્સને (માધ્યમના સંપર્કમાં આવતા ભાગોને) ઑટોક્લેવમાં નિર્જંતુ બનાવી શકાય છે અને તેમને સાફ કરવા સરળ છે. અમારા તમામ અલ્ટ્રાસોનિકેટરો 24/7 કામગીરી માટે બનાવવામાં આવ્યા છે, તેમને ઓછી જાળવણીની જરૂર પડે છે અને તેમનું સંચાલન સરળ અને સલામત છે.
ડિજિટલ રંગીન ડિસ્પ્લે અલ્ટ્રાસોનિકેટરનું વપરાશકર્તાને અનુકૂળ નિયંત્રણ શક્ય બનાવે છે, જેથી પ્રક્રિયાને ચોકસાઈપૂર્વક સમાયોજિત કરી શકાય છે. અમારી પ્રણાલીઓ ઓછાથી લઈને અત્યંત ઊંચા કંપનવિસ્તાર સુધી કામ કરવા સક્ષમ છે. ક્વેર્સેટિન જેવા પોલિફેનોલ્સના નિષ્કર્ષણ માટે અમે વિશેષ અલ્ટ્રાસોનિક સોનોટ્રોડ્સ (જે અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ્સ અથવા હોર્ન્સ તરીકે પણ ઓળખાય છે) પ્રદાન કરીએ છીએ, જે ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા સંવેદનશીલ સક્રિય પદાર્થોના સૌમ્ય અલગીકરણ માટે અનુકૂલિત કરવામાં આવ્યા છે. Hielscher સોનિકેટરોની મજબૂતાઈ ભારે કાર્યભાર હેઠળ અને પડકારજનક પરિસ્થિતિઓમાં 24/7 કામગીરી શક્ય બનાવે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયાના પરિમાણોનું ચોક્કસ નિયંત્રણ પુનરુત્પાદકતા અને પ્રક્રિયાનું માનકીકરણ સુનિશ્ચિત કરે છે.